Стабилизатор постоянного напряжения с защитой от перенапряжения на выходе

СОСЭ СОВЕТСНИХСОЦИАЛИСТИЧЕСИИХРЕСПУБЛИК зе) С 05 Г 1/58 Фиг. ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССРПО ДЕЛАМ ИЗОТ ТЕНИЙ И ОТН 1 ЫТИЙ(71) Киевский ордена Трудового Красного Знамени завод электронных вычислительных и управляющих машин(56) 1, Авторское свидетельство СССРУ 522493, кл, С 05 Р 1/58, 1976.2. Мкртчян Ж,А. Электропитаниеэлектронно-вычислительных машин,М., "Энергия", 1980, с, 70, рис,2.39.3. Дидик С.Д. Полулроводниковыестабилизаторы напряжения и тока, М.,"Советское радио", 1980, с. 292-294,рис. 10,11,4. Авторское свидетельство СССРВ 765790, кл. С 05 Р 1/58, 1980.(54)(57) СТАБИЛИЗАТОР ПОСТОЯННОГОНАПРЯЖЕНИЯ С ЗА 9 ИТОЙ ОТ ПЕРЕНАПРЯЖЕНИЙ НА ВЫХОДЕ, содержащий включенный в одну из силовых шин регулирующий орган, управляющим входом соединенный с выходом узла обратной связи, вход которого подключен к выходЯО 1129595 А ным выводам, блок зашиты, состоящиииз датчика выходного напряжения, параллельного шунтирующего органа,включенного на выходе стабилизатора,отключаюшего органа, включенного последовательно с регулирующим органом,триггерно-блокировочного узла, выходом соединенного с усилителем обратной связи, а первым своим входомс выходом датчика выходного напряжения, который связан также с управляюшим входом параллельного шунтирующего органа, и датчика тока нагрузки,выход которого связан с триггерноблокировочным узлом, о т л и ч а ющ и й с я тем, что, с целью повышения эффективности и надежности защиты, выход триггерно-блокировочного узла подключен параллельно выходуусилителя обратной связи, выход датчика выходного напряжения соединенс управляющим входом параллельногошунтирующего органа через введенныйузел задержки, а выход датчика токанагрузки подключен к второму входутриггерно-блокировочногс узла непосредственно.1 1Изобретение относится к электро.технике, в частности к регуляторамнапряжения постоянного тока,Известно устройство защиты стабилизаторов от перенапряжений на выходе путем запирания его последовательного регулирующего органа вмомент превышения выходным напряжением некоторого допустимого значеНия, которое содержит общий исполнительный,узел в виде пиристорногооптрона, запирающий регулирующийорган как при перегрузке по току,так и при перенапряжениях на выходе 1 .Однако известное устройство ненадежно защищает нагрузку от возможного выхода ее из строя из-за пере 129595 г 1 О Наиболее близким по технической сущности к изобретению является стабилизатор постоянного напряжения с защитой от перенапряжений на выходе, содержащий последовательный регулирующий орган, управляющим входом соединенный с выходом узла обратной связи, вход которого подключен к выходным клеммам стабилизатора, блок зашиты, состоящий из датчика выходного напряжения, параллельного шунтирующего органа, включенного на выходе стабилизатора, отключающего органа, включенного последовательно с регулирующим органом, триггерноблокировочного узла, выходом соединенного с усилителем обратной связи, а первым своим входом - с пнапряжений, так как не обеспечивает отключения стабилизатора, особенно при неисправностях в схеме защиты или регулирующем органе, и шунтирования нагрузки.Известны также устройства защиты от перенапряжений источников электропитания, в которых при перенапряжении шунтируют выходные шины источника и создают при этом режим резкого ограничения выходного напряжения на нагрузке, причем в момент пере 30 напряжения сначала включают орган (например, тиристор), шунтирующий нагрузку с высоким быстродействием (менее 10 мкс), а затем отключают источник органом с меньшим быстродействием (более 0,1 с, например, реле или плавким предохранителем)21 и З 3. В указанных устройствах уменьше- . на вероятность выхода из строя на 40 грузки из-эа перенапряжений. Однако в каждом случае превьппения выходного напряжения силовые элементы источника питания подвергаются воздействию экстратоков а также имеется45 функциональная избыточность, не использованная для целей резервирования ступеней срабатывания защиты, что снижает ее эффективность. Кроме того, при любом перенапряжении на вы ходе источника, в том числе и при ложных срабатываниях защиты, например, от помех или других непредвиденных и не опасных для нагрузкифакторов, обязательно выжигается 55 предохранитель или отключается источник, что ухудшает надежностные и эксплуатационные показатели. ходом датчика выходного напряжения,который связан также с управляющимвходом параллельного шунтирующегооргана, и датчика тока нагрузки,выход которого связан с триггерноблокировочным узлом 4 ,Данное устройство имеет низкуюнадежность, которая обусловлена тем,что запирание (блокировка) регулируюшего органа при перенапряжении происходит не непосредственно, а последовательным включением (друг задругом) первого тиристора и усилителя обратной связи, Ввиду того,что датчик сигнала токовой перегрузки при неисправности в цепи триггерно-блокировочного узла или усилителя обратной связи в работе защиты от перенапряжений не участвует,т.е. отсутствует резервируемая ступень срабатывания зашиты, устройствомалоэффективно.Пель изобретения - повышение эффективности и надежности защитыстабилизатора постоянного напряжения с защитой от перенапряжений навыходе.Указанная цель достигается тем,что в стабилизаторе постоянного напряжения с защитой от перенапряженийна выходе, содержащем включенный водну иэ силовых шин регулирующийорган, управляющим входом соединенный с выходом узла обратной связи,вход которого подключен к выходнымвыводам, блок зашиты, состоящий издатчика выходного напряжения, параллельного шунтирующего органа,включенного на выходе стабилизатора,отключающего органа, включенного последовательно с регулирующим орга3 1129595 4ном, триггерно-блокировочного узла,выходом соединенного с усилителемобратной связи, а первым своим входом - с выходом датчика выходногонапряжения, который связан также суправляющим входом параллельного5шунтирующего органа, и датчика токанагрузки, выход которого связан стриггерно-блокировочным узлом, выходтриггерно-блок; ровочного узла подклю 1 Очен параллельно выходу усилителяобратной связи,.выход датчика выходного напряжения соединен с управляющим входом параллельногошунтирующего органа через введенный узел задержки, а выход датчикатока нагрузки подключен к второмувходу триггерно-блокировочного узланепосредственно,На фиг. 1 изображена фчнкциональ 20ная схема предлагаемого стабилиза".тора; на фиг, 2 - практическая схема одного из возможных вариантовпредлагаемого устройства; на фиг.3 -диаграммы напряжений, поясняющиеработу устройства.Устройство содержит последовательный регулирующий орган 1, управляющим входом соединенный с выходомузла 2 обратной связи, включающегов себя делитель 3 напряжения, опорЗОный элемент 4, усилитель 5 обратнойсвязи, вход узла 2 обратной связиподключен к выходным выводам 6.и 7,стабилизатора, блок 8 защиты, состоящий из датчика 9 выходного напряжения, параллельного шунтирующего органа 10, подключенного к выходу стабилизатора и имеющего управляющийвход 11, отключающего органа 12 ввключенного в силовую входную шину13, триггерно-блокировочного узла г14, имеющего первый блокировочный(по напряжению) вход 15 и второйблехировочный (по току) вход 16, идатчика 17 тока нагрузки, причем 5выход датчика 9 выходного напряжения соединен с управляющим входом11 параллельногошунтирующего органа 10 через узел 18 задержки и свходом 15 триггерно-блокировочного 50узла 14 непосредственно, а выходдатчика 17 тока нагрузки подсоединен к входу 16 триггерно-блокировочного узла 14, последний своим выходом шунтирует выход усилителя 5 55обратной связи,Устро 1.ство работает следующим об-,разом. При увеличении выходного напряжения стабилизатора более допустимого значения (например, при обрыве обратной связи или неисправности в узле обратной связи), напряжение 19 (фиг. 3) на выходе датчика 9 достигает порога 20 срабатывания узла 14, т.е. датчик 9 выдает первый сигнал на блокировочный вход 15, триггерноблокировочный узел 14 срабатывает и запирает регулирующий орган 1, устраняя тем самым перенапряжение на выходе стабилизатора. Это есть первая ступень срабатывания зашиты, которая резервируется в случае ее несрабатывания, например при неисправности узла 14 по первому входу 15, что является второй ступенью потому, что напряжение 19 продолжает расти. После задержки во времени, определяемой узлом 18 задержки и равной 1 Ъ 1 где 1 д - время задержки узла 18 Ф - макси 1 блммалько возможное время снижения выходного напряжения за допустимый порог за счет запирания регулирующего органа и срабатывания триггерноблокировочного узла защиты 14 по его первому входу 15. напряжение 21 на выходе узла 18 задержки достигаетпорога 22 срабатывания параллельного шунтирующего органа 10, т.е. датчик 9 напряжения через узел 18 задержки формирует второй сигнал на шунтирование выхода стабилизатора с целью обезопасить нагрузку (потребителя) от повыпенного напряжения. При этом создается режим многократной перегрузки по току, датчик 17 ыдает сигнал об этом на второй блоировочный вход 6 (по току) тригерно-блокировочного узла 14, коорый, включившись, запирает регуирующий орган 1. При этом включенный орган 10 шунтирует нагрузку и разряжает выходной конденсатор стабилизатора, который был заряжен повьппенным напряжением. Это - вторая ступень срабатывания защиты, тоже резервируемая, в свол очередь, если и защита по току не сработала, например при неисправности в датчике 17 тока, узле 14 или пробое регулиру юшего последовательного органа 1, что является третьсй ступенью, при которой созданный режим перегрузки по току, близкий короткому замыканию, приводит к принудительному отключению стабилизатора размыканием 4входной силовой шины 13 (к примеру, М фиг. 2 форсировано выжигается предохранитель). Тем самым окончательно устраняется аварийная ситуация, вызванная перенапряжением па выходе стабилизатора, при указаных возможных в нем неисправностях.Триггерно-блокировочный узел 14 может иметь один (общий) элемент воздействия на регулирующий орган 1 (фиг. 2), два таких отдельных элемента по соответствующим блокировочным сигналам по напряжению и по току, а также элементы согласования или транслирования сигналов непосредственно на орган 1, если соответствующие им датчики выполнить с "защелкой". Однако при любом выполнении узла 14 в данном техническом решении блокировка регулирующе,го органа происходит, минуя усилитель обратной связи, что очень важно для повышения быстродействия блокировки и надежности защиты от перенапряжений в целом.Б предлагаемом устройстве быстродействие зашиты от перенапряжений а выходе обусловлено каждой в отдельности ступенью ее срабатывания в зависимости от состояния (исправности) узлов и органов стабилизатора постоянного напряжения. Так, первая ступень имеет высокое быстродействие (доли и единицы микросекунд) и реагирует, (при полной исправности стабилизатора), даже на . кратковременные перенапряжения. Вторая ступень, действующая при отказе первой блокировки, дополняется временем сраб тывания параллельного шунтирующего органа и защиты по току (составляет ориентировочно десятки и сотни микросекунд). Третья ступень, включающаяся только при отказе блокировок регулирующего органа первых двух ступеней, определяется суммой быстродействий первыхдвух ступеней и времени отключения последовательного исполнительного защитного органа 12 (от деся 5 ток милисекунд до долей секунды),хотя в период срабатывания третьейступени выход из строя нагрузки(потребителя) из-за перенапряженияуже невозможен, так как она зашунтирована ранее в предыдущей ступени,Таким образом, изобретение позволяет обеспечить срабатывание отключающего органа защиты только при15 последовательном (зависимом) отказев блокировках регулирующего органапо напряжению и току и, тем, самым,резервировать функцию зашиты двумяступенями; исключить экстратоки в20 силовых цепях стабилизатора при работе первой и второй ступени; исключить функциональную избыточностьустройства за счет использованиядля резервируемых ступеней защиты25 регулирующего органа и триггерноблокировочного узла защиты по токуи напряжению; повысить надежностьи эффективность защиты с учетом указанных факторов.ЗОВведение в предлагаемый стабилизатор постоянного напряжения резервируемых ступеней защиты от перена-пряжений на выходе с четким разделением одной от другой за счет введения узла задержки и соответствующих принципиальных связей, а такжеиспользования в качестве одной иэних (второй) совмещенной зашиты по40 .току, позволяют свести к минимумувероятность выхода из строя нагрузки(очень часто дорогостояшего потребителя - сложного радиоэлектронногоустройства) из-за перенапряжений навыходе стабилизатора и повысить засчет, этого надежность и эффективность защиты.1129595 г Ибйф ин тавоте ред Ж.К Редактор М. Келемеш Корректор 0 Тигор стел Заказ 9452/38 дпис ВНИИПИ поППП "Патент", г. Ужгород, ул. Проектная,Тираж 841 Тосударственн елам изобретен осква, Ж, Р комитета СССРи открытий ская наб., д. 4